TWI330571B - - Google Patents

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1330571 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關一種研磨墊之製造方法，其可安定地以 5 較高之研磨效率進行以透鏡、反射鏡等光學材料及矽晶 圓、硬碟用之玻璃基板、鋁基板及一般金屬研磨加工等之 高度表面平坦性為必要之材料平坦加工。本發明之製造方 法所製成之研磨墊特別適用於對矽晶圓及於其上形成有氧 化物層、金屬層等而成之裝置進而積層形成該等氧化層及 10 金屬層前之平坦化步驟。 【先前技術3 發明背景 製造半導體裝置時，係進行於晶圓表面形成導電膜， 並藉光刻法、蝕刻法等形成配線層之形成步驟，以及於配 15 線層上形成層間絕緣膜之步驟等，而藉該等步驟於晶圓表 面形成由金屬等導電體及絕緣體所構成之凹凸。近年來， 雖為半導體積體電路之高密度化目標而發展配線之微細化 及多層配線化，但隨之亦使晶圓表面之凹凸之平坦化技術 曰趨重要。 20 晶圓表面之凹凸之平坦化方法一般係採用化學機械研 磨（以下稱為CMP)。CMP係於晶圓之被研磨面緊貼研磨墊 之研磨面之狀態下，使用已分散研磨材之漿劑狀之研磨劑 (以下稱為漿劑）而進行研磨之技術。CMP—般使用之研磨裝 置係諸如第1圖所示，包含用以支持研磨墊1之研磨定盤2、 5 用以支持被研磨材（半導體晶圓）4之支持台（研磨頭)5、用以 進行晶圓之均一加壓之支材及研磨劑之供給機構。研磨墊丄 可藉諸如雙面膠等進行貼附而裝著於研磨定盤2。研磨定盤 2與支持台5係配置成可使其等分別所支持之研磨墊丨與被 研磨材4相對，而各具有旋轉軸6、7。又，於支持台5側， 设有用以使被研磨材4緊貼於研磨墊丨之加壓機構。 進行CMP後，則有判定晶圓表面之平坦度之問題。即， 必須檢知已到達所預之表面特性及平面狀態之時點。以 往，關於氧化膜之獏厚及研磨速度等，係藉定期處理測試 曰曰圓並確認結果後，乃對產品晶圓進行研磨處理。 然，该方法較為浪費處理測試晶圓之時間與成本，且， 右未預先加工測試晶圓與產品晶圓，則將因CMp特有之負 荷效果而使研躲果不同，若未實際測試加4品晶圓， 則難以正確預測加工結果。 因此’最近為解決上述問題，急待開發可於CMp處理 時即時偵測已獲得所欲之表面特性及厚度之時點之方法。 上述之檢知可使用各種方法，而就収精度及非接觸測定 時空間分解能讀點而言，係由光學檢知機構漸成主流。 所明光學檢知機構，係使光束具體通過窗口（透光領域） 而穿越研磨塾並照射晶圓，再監湘其反射而產生之千擾 訊號而檢知研磨之終點之方法。 現在，光束-般多使用具有細〜800nm之波長光之齒 素燈之白色光。 上述方法係藉監測晶圓表面層之厚度變化檢知表面四 凸之近似深度而決定終點。在上述厚度變化相等於凹凸之 深度之時點，即結束CMP處理。又，已有多獐使用上述之 光學機構之研磨終點檢知法及使用於上述方法之研磨塾揭 露於世。 舉例言之，已揭露有一種至少於局部具有固體而可穿 透均質之190〜3500nm之波長光之透明聚合物薄片之研磨 墊(專利文獻1)。又，亦已揭露有一種插入有階型之透明栓 塞之研磨墊（專利文獻2)。另，尚已揭露有一種具有身為拋 光面之同一面之透明栓塞之研磨墊（專利文獻3)。 又，已揭露有一種具有由不含芳香族聚胺之聚胺酯樹 脂所構成，且於波長400〜7〇〇nm之全領域内之透光率為5〇% 以上之透光領域之研磨墊（專利文獻4)。 另’已揭露有一種具有透光率於波長450〜850nm之領 域内為30%以上之窗構件之研磨墊（專利文獻5)。 如前所述，光束雖使用_素燈之白色光等，但使用白 色光時可朝上對晶圓照射各種波長光，而具有可獲得多數 晶圓表面之外形資訊之優點。使用該白色光作為光束時， 必須提尚在較廣之波長範圍内之偵測精確度。然而，具有 習知窗口（透光領域）之研磨墊在短波長域（紫外線域）之偵 測精確度極差’而有於偵測光學終點時發生誤作動之問 題。今後，在半導體製造之高積體化、超小型化之發展上， 可預測積體電路之配線寬度將愈趨減小，此時必須可以高 精確度檢知光學終點，然習知之終點檢知用之窗口在較廣 之波長範圍（尤其短波長域）内並不具備充分之精確度。 專利文獻1 :特表平11-512977號公報 專利文獻2 :特開平9-7985號公報 專利文獻3 :特開平10-83977號公報 專利文獻4 :特開3582790號公報 專利文獻5 :特表2003-48151號公報 r:發明内容3 發明概要 發明所欲解決之問題 本發明之目的在提供一種研磨墊，其具有在較廣之波 長範圍（尤其在短波長域）内之優異光學檢知精確度。又’本 發明之目的並在提供一種半導體裝置之製造方法’包含使 用該研磨墊而研磨半導體晶圓表面之步驟。 解決問題之方法 本發明人有鑑於上述現狀而反覆鑽研’終而發現可藉 使用下述之透光領域作為研磨墊用之透光領域，而解決上 述問題。 即’本發明係有關於一種研磨墊，係具有包含研磨々貝 域及透光領域之研磨層者，前述透光領域係由芳環濃户為之 重量百分比以下之聚胺酯樹脂所構成，且前迷透光領 透光率在波長300〜400nm之全範圍内為30%以上。 域之 因 岍磨终點 通過研磨墊之光學檢知領域之光之強度减衰愈,丨 可提高研磨終點之偵測精確度及膜厚之測定精確夕’愈 此，所使用之測定光之波長之透光率高低，斜於入 之偵測精確度及膜厚之測定精確度之決定甚為 。本發 蕙要 明之透光領域特财短波長域之透光率之減練少，而可 將較廣之波長範圍内之侧精確度維持為較高。 如上所述’―般所使用之膜厚測定裝置係使用具有 勝_nm左右之發訊波長之雷射，若特別是短波長域 (獅〜侧㈣之光學檢知領域之透光率為30%以上，則可獲 得較南之反射光’而可大幅提昇端__確度及膜厚摘 測精確度。該短波長域之透光領域之透光率宜為4〇%以 上另，本發明之透光率係透光領域之厚度為^随時之值， 或換算成1mm之厚度時之值。一般而言，透光率依 Lambert-Beer之法則係隨物體之厚度變化。厚度愈大，透光 率愈低，故必須算出厚度一定時之透光率。 則述透光領域之下式所代表之在波長3〇〇〜4〇〇nm時之 透光率之變化率宜為7〇%以下。 變化率（％)={(3〇〇〜4〇〇nm時之最大透光率一 300〜40〇nm時之最小透光率）/3〇〇~4〇〇nm時之最大透光 率}><100 透光率之變化率超過70%時，通過最短波長側之透光 領域之光強度減衰較大且干擾光之振幅減小，而將產生研 磨終點之偵測精確度及膜厚之測定精確度降低之傾向。透 光率之變化率若為40%以下則更佳。 透光領域係由芳環濃度為2重量百分比以下之聚胺酯 樹脂所形成。使用該聚胺酯樹脂即可將波長300〜400nm之 全範圍之透光領域之透光率調整至3〇%以上。此之所謂芳 環濃度，係指聚胺酯樹脂中之芳環之重量比例。芳環濃度 1330571 宜為1重量百分比以下。 前述聚胺酯樹脂宜為脂肪族系及/或脂環族系異氰酸 酯末端預聚合物與鏈伸長劑之反應硬化物。又，前述聚胺 酯樹脂之異氰酸酯成分宜為選自於由1，6-六亞曱基二異氰 5 酸酯、4,4’·二環己基甲烷二異氰酸酯及二異氰酸異佛爾酮 所組成之群之至少一種。包含上述預聚合物或異氰酸酯成 分之聚胺酯樹脂因芳環濃度較小而適用作為透光領域之主 原料。 本發明中，透光領域之形成材料宜為無發泡體。使用 10無發泡體，即可抑制光散射，而可偵測正確之反射率，並 提昇研磨之光學終點之偵測精確度。 又’透光領域之研磨側表面宜不具有用以保持、更新 研磨液之凹凸構造。若於透光領域之研磨側表面具有大量 之表面凹凸，則將於凹部殘留含有研磨材等添加劑之漿 15劑，而導致光散射、吸收，產生影響谓測精確度之傾向。 進而，透光領域之他面側表面亦以不具有大量之表面凹凸 為佳。此因若具有大量之表面凹凸，則易導致光散射，而 可能影響偵測精確度之故。 本發月巾研磨領域之形成材料宜為微細發泡體。 2〇又月_』述微細發'包體之平均氣泡徑宜為7〇μιη以下，而 以50叫以下為更佳。平均氣泡徑料鄭瓜以下則平坦性 (planarity)較佳。 另，前述微細發泡體之 隨疋比重宜為0.5〜卜而以0.7〜0.9為 更佳。比重若未達0.5，目，丨μ Λ ⑴研磨領域表面強度將降低，被研 10 磨材之平坦性降低’若超過1，則研磨領域表面之微細氣泡 數量減少’平坦性雖良好，但將產生研磨速度減小之傾向。 又’則述微細發泡體之Asker-D硬度宜為40〜70度，而 以45〜60度為更佳。Asker_D硬度未達4〇度時，被研磨材之 平坦性將降低，若超過70度，則平坦性雖良好，但被研磨 材之均一性(uniformity)則有降低之傾向。 此外’本發明係有關於一種半導體裝置之製造方法， 包含使用前述研磨墊而研磨半導體晶圓表面之步驟。 圖式簡單說明 第1圖係顯示CMP研磨所使用之習知研磨裝置之一例 之概略構造圖。 第2圖係顯示本發明之研磨墊之一例之概略截面圖。 第3圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第4圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第5圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第6圖係顯示具有本發明之端點偵測裝置之cmp研磨 裝置之一例之概略構造圖。 【jit 】 較佳實施例之詳細說明 本發明之透光領域係由芳環濃度2重量百分比以下之 t胺醋樹脂所構成，且其透光率在波長3〇〇〜400nm之全範 圍内為30%以上。 对高抑制·研杳修羞痕跡所 造成之透光領戈^光散射，故為適合之材料。 1330571 前述聚胺酯樹脂係由異氰酸酯成分、聚醇成分（高分子 量聚醇、低分子量聚醇等）及鏈伸長劑所構成者。 異氰酸酯成分可為2,4-雙異氰酸曱苯酯、2,6-雙異氰酸 甲苯酯、2,2’-二苯甲基二異氰酸酯、2,4’-二苯曱基二異氰 5 酸自旨、4,4’-二苯甲基二異氰酸西旨、1,5-萘二異氰酸自旨、p-苯撐二異氰酸酯、m-苯撐二異氰酸酯、p-二異氰酸二曱苯 酯、m-二異氰酸二曱苯酯等芳香族二異氰酸酯；亞甲二異 氰酸酯、2,2,4-三甲基己撐二異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異 氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯；1，4-環己烷二異氰酸甲苯、 10 4,4’-二環已基甲烷二異氰酸酯、二異氰酸異佛爾酮、降冰 片烷二異氰酸酯等脂環式二異氰酸酯。其等可使用1種或2 種以上混合皆無妨。其中，為芳環濃度為2重量百分比以下 而宜使用脂肪族二異氰酸酯及/或脂環式二異氰酸酯，尤以 使用選自於由1,6-六亞甲基二異氰酸酯、4,4’-二環己基曱烷 15 二異氰酸酯及二異氰酸異佛爾酮所組成之群之至少1種二 異氰酸酯為更佳。 高分子量聚醇可為聚四甲基醚二醇所代表之聚醚醇、 聚丁二醇酯二醇所代表之聚醚多元醇、聚環己内酯聚二 醇、聚己内酯多元醇等聚酯雙醇與碳酸亞烴酯之反應物等 20 所例示之聚酯聚碳酸酯聚二醇、碳酸伸乙酯與多價醇反 應，其次使所得之反應混合物與有機二羧酸反應後所得之 聚酯聚碳酸酯聚二醇及多羥化合物與芳基碳酸酯之酯交換 反應而得之聚碳酸酯聚醇等。其等可單獨使用，亦可2種以 上併用。其等之中，為使芳環濃度為2重量百分比以下，宜 12 1330571 使用不具有芳環之高分子量聚醇。又，為提高透光率，宜 使用不具較長之共鳴構造之高分子量聚醇或極少具備電子 吸引性、電子供給性較高之架構之高分子量聚醇。 又，聚醇成分除上述高分子量聚醇以外，亦可併用乙 5 二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-六二醇、 新戊二醇、1,4-環己二甲醇、3-甲烷基-1,5-戊二醇、二伸乙 甘醇及三伸乙甘醇等低分子量聚醇。又，亦可使用乙二胺 及二次乙基三胺等低分子量聚胺。為使芳環濃度為2重量百 分比以下，宜使用不具備芳環之低分子量聚醇或低分子量 10 聚胺。 鏈伸長劑則可為上述低分子量聚醇、上述低分子量聚 胺或4,4-亞甲基二(〇-氯苯胺)(厘00八）、2,6-二氯4-氨基二苯 胺、4,4’-亞甲基二(2,3-二氣苯胺）、3,5-二（甲基硫)-2,4-曱苯 二胺、3,5-二（曱基硫)-2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯-2,4-15 二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、伸丙基乙二醇-二-P-氨基 苯甲酸酯、1,2-二(2-氨基苯基硫）乙烷、4,4’-二胺-3,3’ -二 曱-5,5’-二苯基曱烷、Ν,Ν’-二-sec-丁基-4,4’-二胺二苯基甲 烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基曱烷、m-二甲苯二胺、 Ν,Ν’-二-sec-丁基-P-苯二胺、m-苯二胺及p-二甲苯二胺等所 20 例示之芳香族聚胺。其等可使用1種或2種以上混合使用亦 無妨。惟，為使聚胺酯樹脂之芳環濃度為2重量百分比以 下，前述芳香族聚胺宜不使用，但亦可調配在上述芳環濃 度之範圍内。 前述聚胺酯樹脂之異氰酸酯成分、聚醇成分及鏈伸長 13 1330571 劑之比例可依個別之分子量及其等所製成之透光領域之所 欲物性等而適當加以變更。 前述聚胺醋樹脂雖可應用熔融法、溶液法等周知之胺 甲酸乙酯化技術而製造，但將成本、作業環境等列入考慮 5 時，則宜藉熔融法製造之。 月'J述聚胺酯樹脂之聚合步驟雖可為預聚合法、一段式 製程法之任-’但宜採用事前由異氛酸醋成分與聚醇成分 合成異氰酸酿末端預聚合物，再使鏈伸長劑與之反應之預 聚合法。 1〇 透光領域之製作方法並無特別限制，可以周知之方法 製作之。舉例S之，可為以下之方法，即，使用帶鑛方式 或鲍方式之切料機使前述方法所製成之聚胺醋樹脂之塊體 形成預定厚度之方法、朝具有預定厚度之空腔之模具内注 入樹脂而使之硬化之方法、❹成膜技術或薄片成形技術 15之方法等。另，透光領域内有氣泡時，將產生反射光之減 衰將因光散射而增大，且研磨端點偵測精確度及膜厚測定 Μ度降低之傾向。因此’為去除上述之氣泡，宜在混合 _材料前Μ至1GT_X下以充分去除材料中所包含之 氣體。又，為於混合後之搜拌步驟中避免氣泡混入，若為 20通常使用之授拌翼式搜拌器，貝4宜授拌轉數酬啊以下。 另，授拌步驟則宜在降壓環境下進行。進而，由於自轉公 轉式混合機即便在高轉數時亦不易混入氣泡 ，故使用該混 合機進行攪拌、除泡亦不失為—好方法。 透光領域之形狀、大小並無特別限制，但宜為與研磨 14 1330571 領域之開口部相同之形狀、大小。 透光領域之厚度宜與研磨領域之厚度相同或更小。若 透光領域厚度大於研磨領域，則可能於研磨時發生突出部 分傷及晶圓之問題。另’若過薄’則耐久性不足。又，透 光領域之研祕錢研磨領域㈣錢小。若透光領域較 研磨領域更難以研削，則可能於研磨時發生突出部分傷及 晶圓之問題。

10 研磨領域之形成材料若為通常用於作為研磨層之材料 則無特別之㈣，但秘明宜使—纟顿讀。藉使用微 細發泡體’可保持槳劑於表面之氣泡部分，並可增加研磨 速度 研磨領域之形成材料可為諸如聚胺龍樹脂、聚醋樹 脂、聚酿胺樹脂、丙浠酸醋樹脂、聚碳酸6旨樹脂L 樹脂（聚氣乙稀、聚四I乙稀、聚偏二氣乙稀樹脂等）、聚苯

15乙^、料'樹脂（聚乙稀、聚㈣等）、環氧樹脂及感光性樹 知等。其等可單獨使用，亦可併用2種以上。 聚胺醋樹脂之财磨性佳，藉改變各種原料组成即可輕 易得到具備所欲物性之聚合物，故為特別剌作為研磨領 域之形成㈣者4胺賴脂之原料與前述相同。 20 两分子量聚醇之數目平均分子量由所得之聚㈣之彈 性特性等觀點而言，宜為灣〜2_，而請〜誦為更佳。 數目平均分子量若未達，則加以使用之聚㈣不具備充 分之彈性雜，而絲弱的聚合物。因此由該聚胺酿製造 之研磨塾將過硬，而成為被研磨對以之研磨物之到痕之 15 原因。又’因易於磨損，故就研磨墊本身壽命的觀點而言， 亦不適合。另，數目平均分子量若超過2000，則加以使用 之聚胺酯柔軟而由其製造之研磨墊將有平坦化特性劣化之 傾向。 前述聚胺酯樹脂可藉與前述方法相同之方法製造。 使别述聚胺醋樹脂進行微細發泡之方法並無特別p艮 制，可為諸如添加中空珠之方法、機械性發泡法及化學性 發泡法等進行發泡之方法等。另，亦可併用各方法，而以 使用作為聚烷基矽氧與聚醚之共聚體之矽系界面活性劑之 機械性發泡法為更佳。該矽系界面活性劑則可適當例示為 SH-192、L-5340(TorayDowcorning Silicone製）等化合物。 以下就研磨領域所使用之獨立氣泡型之聚胺醋發泡體 之製造方法之例。上述之聚胺酯發泡體之製造方法包含以 下步驟。 1) 製作異氰酸酯末端預聚合物之氣泡分散液之發泡步 驟 對異氰酸酯末端預聚合物添加矽系界面活性劑，於存 在非反應性氣體狀態下加以攪拌，使非反應性氣體為微細 氣泡而使之分散以形成氣泡分散液β前述預聚合物若於常 溫下為固體’則以適當溫度加以預熱熔融後再使用。 2) 硬化劑(鏈伸長劑）混合步驟 對上述氣泡分散液添加、混合鏈伸長劑並加以授拌以 製成發泡反應液。 3) 注模步驟 將上述之發泡反應液注入模具。 4)硬化步驟 加熱已注入模具之發泡反應液，使其反應硬化。 使用於微細氣泡之形成之非反應性氣體宜為不具可燃 f生者，具體而言，可例示為氮、氧、二氧化碳、氦、氬等 稀有氣體及其等之混合氣體，而乾燥無水分之空氣之使用 亦在成本考量上為最適用者。 使非反應性氣體形成微細氣泡狀而分散於包含矽系界 面/舌性劑之異氰酸酯末端預聚合物之攪拌裝置可使用周知 之授掉裂置而無特別限制，具體而言可例示為勻合器、溶 解器2轴行星型搅拌器（pianetary mixer)等。授拌裝置之授 摔翼之形狀亦無特別限定，但使用攪打型之攪拌翼可得到 微細之氣泡而較為適用。 另’於授拌步驟中製作氣泡分散液之攪拌，以及混合 步驟中添加鏈伸長㈣混合之麟亦宜使用不同之攪拌裝 置°尤其混合步驟之攪拌亦可不為形成氣泡之攪拌，宜使 7不致拌人大型氣泡之麟裝置。上述授拌裝置宜使用行 :型授拌器。獅步驟與混合步驟之麟裝置亦可使用相 同之搜拌裝置而無妨’亦可視實際需要而進行調整授摔翼 之轉速等授拌條件之調整而力以使用。 *刖述聚胺醋發泡體之製造方法中，對將發泡反應液注 並進行反應至不再流動之發泡體進行加熱、後硬 匕八有提昇發泡體之物理特性之效果，而極為適用。其 亦可作為對;^具〜發泡反應液並立即加以置人供箱中進 1330571 行後硬化之條件，在上述條件下’仍不致立即傳熱至反應 成分，故氣泡徑不致增大。硬化反應在正常壓下進行可使 氣泡形狀安定，故較適合。 前述聚胺酯樹脂之製造時，亦可使用第3級胺系、有機 5錫系等周知之可促進聚胺酯反應之觸媒。觸媒之種類、添 加量則需將混合步驟後注入預定形狀之模具之流動時間而 加以選擇。 前述聚胺酯發泡體之製造亦可採用計量各成分而加以 投入於容器中再加以授拌之批次方式’或對搜拌裝置連續 10供給各成分與非反應性氣體再加以攪拌，而送出氣泡分散 液以製成成形品之連續生產方式。 研磨領域係將上述方式製成之聚胺酯發泡體裁切成預 定尺寸而製造者。 微細發泡體所構成之研磨領域宜於被研磨材所接觸之 15研磨側表面設有用以保持、更新漿劑之溝槽。該研磨領域 係由微細發泡體所形成，故研磨表面上具有多數開口，具 有保持衆劑之作用，但為更有效地進行聚劑之保持與聚劑 之更新’或亦防止因與被研磨材間之吸附而破壞被研磨 材，宜於研磨側表面設有溝槽。溝槽若為可保持、更㈣ 2〇劑之表面形狀則無特別之限制，可為諸#χγ格子溝槽、同 心圓狀溝槽、貫通孔、未貫通之孔洞、多角柱、圓柱、螺 旋狀溝槽、偏心圓狀溝槽、放射狀溝槽及該等溝槽組合而 成者又，溝間距、溝寬、溝深等皆無特別限制而可適當 選擇而形成。進而，該等溝槽一般均為具有規則性者因

18 f ST 内改變 需糊之保持、更新性，故亦可能在各一定範圍 溝間距、溝寬、溝深等。 前述溝槽之形成方法並無特別限制，舉例言之 使二預疋尺寸之㈣刀具丨等卫具之機械糊方法、朝具有 預定之表面形狀之模具注人樹脂而使之硬化之方法'以具 有預定之表㈣狀之加壓板加壓樹脂而成形之方法、使用 光刻法成形之方法、使用印刷技術成形之方法及使用二氣 化碳雷射等之藉雷射光成形之方法等。 研磨領域之厚度並無特別限制，通常為〇 8〜4min，而 以1〜2mm為宜。製作前述厚度之研磨領域之方法可為使用 帶鑛方式或飽方式之切料機使前述聚胺酯發泡體之塊體形 成預定厚度之方法、朝具有預定厚度之空腔之模具内注入 樹脂而使之硬化之方法、使用成膜技術或薄片成形技術之 方法等。 具有包含研磨領域及透光領域之研磨層之研磨墊之製 造方法並無特別限制，可採用各種方法，具體例則說明如 下。另，以下具體例中雖就設有緩衝層之研磨墊加以說明， 但亦可為未設有緩衝層之研磨墊。 首先第1例一如第2圖所示，已有預定大小之開〇之研 磨領域9與雙面膠1〇貼合，其下則配合研磨領域9之開〇部 而貼合具有預定大小之開口之緩衝層11。其次’ ff緩衝； 11貼合附有脫模紙13之黏著層12，並朝研磨領域9<開D部 嵌入透光領域8，而進行貼合。 第2具體例則如第3圖所示，已有預定大小之開d之研 1330571 磨領域9與雙面膠ι〇貼合，其下則貼合緩衝層11。其後，為 配合研磨領域9之開口部而對雙面膠1〇及緩衝層11進行确 定大小之開口作業。其次’對緩衝層11貼合附有脫模紙13 之黏著層12，並朝研磨領域9之開口部嵌入透光領域8，而 5 進行貼合。 第3具體例則如第4圖所示，已有預定大小之開口之对 磨領域9與雙面膠1〇貼合，其下則貼合緩衝層11。其次，到· 緩衝層11之反面貼合附有脫模紙13之黏著層12，而後ge·含 研磨領域9之開口部而以預定之大小對雙面膠10至脫模鈐 10 13進行開口作業。再朝研磨領域9之開口部嵌入透光頜威 8 ’而進行貼合。另，此時，透光領域8之相反側將呈開姝 狀態’而可能堆積灰塵，故宜安裝可加以關閉之構件14。 第4具體例則如第5圖所示，對貼合有附有脫模紙13么 黏著層12之緩衝層丨丨進行預定大小之開口作業。其次，將 15已有預定大小開口之研磨領域9貼合於雙面膠以使其等 之開口部相對應。而後朝研磨領域9之開口部嵌入透光領威 8，以進行貼合。另’此時，研磨領域之相反側將呈開放狀 態，而可能堆積灰塵，故宜安裝可加以關閉之構件14。 前述研磨塾之製造方法中，研磨領域及黏著層之開口 2〇方法並無特別限制，可為諸如對具有切削能力之工具加壓 而開口之方法、禾j用碳酸雷射等雷射之方法、藉切削刀具丄 等’、進行研削之方法等。另，研磨領域之開口部之大小 及形狀則無特別之限制。 則述緩衝層係用以彌補研磨領域(研磨層）之特性者。緩 20 1330571 衝層係於進行CMP時，用以兼顧權衡取捨關係下之平坦性 與均一性二者之所必要者。平坦性係指研磨具有圖形形成 時所發生之微小凹凸之被研磨對象物時之圖形部之平坦 性，均一性係指被研磨對象物整體之均一性。可藉研磨層 5 之特性改善平坦性，並藉緩衝層之特性改善均一性。本發 明之研磨墊中，緩衝層宜使用較研磨領域柔軟者。 前述緩衝層之形成材料並無特別限制，可為諸如聚酯 不織布、尼龍不織布、丙烯酸酯不織布等纖維不織布及聚 胺酯所浸滲之聚酯不織布等樹脂浸滲不織布、聚胺酯發泡 10 體、聚乙烯發泡體等高分子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異 戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、感光性樹脂等。 貼合研磨領域9所使用之研磨層與緩衝層11之方法可 為諸如中隔雙面膠而積層研磨領域與緩衝層再予以加壓之 方法。 15 雙面膠可使用於不織布或薄膜等基材之兩面上設有黏 著層之一般常見者。若將防止漿劑滲透至緩衝層等列入考 慮，則宜使用薄膜作為基材。又，黏著層之組成可為諸如 橡膠系黏著劑或丙烯酸酯系黏著劑等。若將金屬離子含量 列入考慮，則丙烯酸酯系黏著劑因金屬離子含量較少而較 20 適用。又，因研磨領域與緩衝層之組成或有不同，故亦可 使雙面膠之各黏著層之組成不同而使各層之黏著力最適 化。 貼合緩衝層11與黏著層12之方法可為諸如對緩衝層貼 合雙面膠而加壓黏著之方法。 21 1330571 5 該雙面膠係與上述相同於不織布或薄膜等基材之 上》又有Ιέ者層之—般常見者。若將研磨塾之使用後， ，丨入考慮，貞’丨且使料難為基材，即 綱問題，故較適用〜黏著層之組賴與上述/同帶 則述構件14若為可_開口部者則無特別之限制。 但，必須為進行研磨時可能剝離者。

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20 半導體裝置係制前述研磨墊研料導體晶圓表面而 製成。半導體晶圓-般係於⑦晶圓上積層配線金屬及氣化 膜而成者。半導體晶圓之研磨方法、研磨裝置並無特別吁 制’舉例言之’如第1圖所示般，可使用包含用以支持研磨 墊1之研磨定盤2、用以支持半導體晶圓4之支持 頭)5、用崎晶®進行均-加壓之支材及研磨劑3之供給機 構之研磨裝置等而進行1磨墊⑽諸如可藉雙面膠進行站 附^裝著於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係配置成使 其等分別切之研磨墊1與半導體晶1114相對，而個別具有 紅轉轴6、7 °又’於支持台5側設有用以使半導體晶圓4緊 貼於研磨塾1之加壓機構。研磨時’係使研磨定盤2與支持 σ 5旋轉並使半導體晶圓4緊貼於研磨塾卜而供給漿劑並同 時進订研磨。漿劑之流量、研磨荷重、研磨定盤轉數及晶 圓轉數並無特別限制，而可適當調整再進行。 藉此即可去除半導體晶圓4之表面之突出部分而加以 研磨成平坦狀。其後，再藉切割、接合、封裝等程序製造 半導體裝f _導體裝置則可用於演算處理裝置及記憶體 等。 22 1330571 以下’就具體展現本發明之構造與效果之實施例等加 以說明。另’實施例等之評價項目係藉以下方式進行測定。 (透光率測定） 將所製作之透光領域依10mmx50mm(厚度：1.25mm) 5 之大小裁出作為透光率測定用試樣。將該試樣置入充填有 超純水之玻璃槽（光路徑長l〇mmx光路徑寬10mmx高 45mm、相互理化學硝子製作所製），再使用分光光度計（島 津製作所製、UV-1600PC)，以300〜900nm之測定波長域進 行y則疋。所仔之透光率之測定結果再依Lambert-Beer之法則 10換算成厚度1mm時之透光率。300nm及400nm之透光率、 300〜40〇nm之測定波長域之最大透光率及最小透光率則顯 不於表3。 (平均氣泡徑測定） 將研磨領域以切片刀具平行裁出厚lmm左右而儘可能 15薄化者作為平均氣泡徑測定用試樣。將試樣固定於載玻片 上’再使用影像處理裝置（東洋纺績公司製、Image Analyzer V10) ’測定任意之〇.2mmx0.2mm範圍内之所有氣泡徑，而 算出平均氣泡徑。 (比重測定） 依據JIS Z8807-1976進行比重測定。以裁成4cmx8.5cm 之短冊狀(厚度：不拘）之研磨領域作為比重測定用試樣，並 在溫度23°C±2°C、濕度50%±5%之環境下加以靜置16小時。 測定係使用比重計（sart〇rius公司製）而進行比重測定。 (Asker-D硬度測定） 23 依據JIS K6253-1997進行硬度測定。以裁成2cmx2cm (厚度：不拘）之大小之研磨領域為硬度測定用試樣，並在溫 度23°C±2°C、濕度50%±5%之環境下加以靜置16小時。測定 時’重疊試樣而使其成厚度6mm以上。使用硬度計（高分子 計器公司製、亞斯卡D型硬度計）而測定硬度。 厚偵測評價） 晶圓膜厚之光學偵測評價係依以下方法進行。使用在8 于石夕晶圓上成膜有1 μιη之熱氧化膜者為晶圓，並於其上設 置厚度1.27mm之透光領域構件。使用干擾式膜厚測定裝置 (大塚電子公司製），就波長領域300〜4〇〇nm進行數次膜厚測 定。進行算出之膜厚結果及各波長之干擾光之波峰波谷之 狀況確認，再依以下基準進行偵測評價。測定結果則顯示 於表3。 ◎:重現性極佳，已測定膜厚 15 〇：重現性佳，己測定膜厚 X :重現性差，偵測精確度不足 實施例1 [透光領域之製作] 將1,6-六亞甲基二異氰酸酯625重量份、數目平均分手 20量650之聚四甲基醚二醇242重量份及^·丁二醇134重量 份置入容器，在80°C下加熱攪拌2小時而得到異氰酸酯末端 預聚合物A。其次，混合ι，3-丁二醇6重量份、三甲醇基丙 烷10重量份及胺觸媒（花王製、Kao n〇.25) 0.35重量份而調 製混合液，再對該混合液添加異氰酸酯末端預聚合物八1〇〇

24 1330571 重量份，並以混合攪拌器（Keyence公司製）加以充分攪拌， 然後進行除泡而得到透光領域形成組成物。其後，使透光 領域形成組成物朝業經脫模處理之模具上滴下，再於其上 覆蓋業經脫模處理之PET薄膜，並藉夾輥將厚度調整為 5 1.25mm。其後，將該模具置入熱爐，以100°C之溫度進行 硬化16小時，而製成聚胺酯薄片。使用Thomson刀具對該聚 胺酯薄片進行鑽孔，而製成透光領域(57mmxl9mm、厚度： 1.25mm) 〇 [研磨領域之製作] 10 於反應容器内混合聚醚系預聚合物(Uniroyal公司製、

Adiprene L-325、NCO濃度：2.22meq/g) 100重量份及石夕系 界面活性劑（Toray Dowcorning Silicone公司製、SH-192) 3重量份，並將溫度調整為8(TC。使用攪拌翼而以900rpm之 轉數朝反應系内吸入氣泡，如此激烈攪拌約4分鐘。再添加 15 預先以120 °C熔融之4,4’-亞甲基二（〇-氯苯胺）(IHABA Chemical公司製、IHABA Cuamine MT) 26重量份。其後， 持續攪拌約1分鐘，再將反應溶液注入盤型之敞模。待該反 應溶液不再具有流動性時，加以置入熱爐，以iurc進行後 硬化6小時’而得到聚胺醋發泡體塊體。以帶鑛型之切料機 20 (Fecken公司製）薄切該聚胺酯發泡體塊體，而得到聚胺酯發 泡體薄片。其次，使用拋光機(Amitec公司製）對該薄片進行 表面拋光至預定之厚度，而製成已調整厚度精確度之薄片 (薄片厚度：1.27mm)。對該業經拋光處理之薄片以直徑61咖 進行鑽孔，並使用溝槽加工機（東邦鋼機公司製）對表面進行 25 1330571 溝寬〇.25mm、溝間距uomm、溝深〇.40mm之同心圓狀之 溝槽加工。其次，使用貼合機對該薄片之溝槽加工面之相 反側之面貼合雙面膠（積水化學工業公司製、double tuck tape)，其後，於該業經構槽加工之薄片之預定位置上藉鑽 5 孔形成用以嵌入透光領域之孔洞（57.5mmxl9.5mm)而製成 雙面膠研磨領域。所製成之研磨領域之各物性分別為平均 氣泡徑48μηι、比重0.86、Asker-D硬度53度。 [研磨領域之製作] 對製作有表面業經拋光處理及電暈處理之聚乙烯發泡 10 體(Toray公司製、TORAYPEF、厚0.8mm)所構成之緩衝層 之雙面膠研磨領域之黏著面，使用貼合機進行貼合。進而， 於緩衝層表面亦已貼合雙面膠。其後，於研磨領域之為嵌 入透光領域而鑽孔之孔洞部分中，以51mmxl3mm之大小對 緩衝層進行鑽孔，並使孔洞貫通。而後，嵌入製成之透光 is 領域，而製成研磨塑·。 實施例2〜7 依表1及表2之調配比例，並使用與實施例1相同之方法 製成透光領域。又，使用該透光領域而藉與實施例丨相同之 方法製成研磨墊。另，表1顯示透光領域之原料之異氰酸酯 20末端預聚合物之調配比例。表2則顯示透光領域形成組成物 之調配比例。表1及表2所記載之化合物則說明如下。 PTMG-650 :數目平均分子量650之聚四甲基醚二醇 PTMG-1000 :數目平均分子量1〇〇〇之聚四甲基二醇 1，3-BG : 1,3-丁二醇 26 1330571 1,4-BG : 1,4--丁二醇 DEG :二伸乙甘醇 TMP :三甲醇基丙烷 HDI: 1,6-六亞曱基二異氰酸酯 5 HMDI : 4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯 IPDI :二異氰酸異佛爾酮 TDI :雙異氰酸甲苯酯

EthacurelOO(Albemable公司製）：3,5-二乙基-2,4-甲苯 二胺與3,5-二乙基-2,6-甲苯二胺之混合物 10 MOCA : 4,4-亞甲基二(〇-氣苯胺） [表1] 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 比較例1 聚 醇 PTMG-650 242 242 252 279 PTMG-1000 462 462 528 1,3-BG 134 230 81 90 1,4-BG 134 DEG 54 54 55 異 氰 酸 酯 HDI 625 770 625 HMDI 667 484 484 76 IPDI 631 TDI 341 27 1330571 [表2]

[表3]

實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 比較例1 異氰酸酯末j 瑞預聚合物 100 100 100 100 100 100 100 100 鍵伸長劑 1,3-BG 6 3 7 TMP 10 13 10 7 5 5 1,4-BG 6 5 PIMG-650 29 EthacurelOO 5 5 MOCA 29 胺觸媒 Kao No.25 0.35 0.43 0.35 0.33 0.34 芳環濃度(重量百分比 0 0 0 0 1.8 1.8 23.1 由表3了知，藉使用波長300〜400nm之透光率3〇%以上 之透光領域，即可進行重現性優良之晶圓端點偵測。 28 1330571 【圖式簡單說明：j 第1圖係顯示C Μ P研磨所使用之習知研磨裝置之一例 之概略構造圖。 第2圖係顯示本發明之研磨墊之一例之概略截面圖。 5 第3圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第4圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第5圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第6圖係顯示具有本發明之端點偵測裝置之C Μ Ρ研磨 裝置之一例之概略構造圖。 10 【主要元件符號說明】 1…研磨塾 9···研磨領域 2…研磨定盤 10…雙面膠 3…研磨劑 11…緩衝層 4…半導體晶圓 12…黏著層 5"·支持台 13…脫模紙 6、7…旋轉轴 14…構件 8…透光領域 29

Claims (1)

1330571 十、申請專利範圍： 1. 一種研磨墊，係具有包含研磨領域及透光領域之研磨層 者，前述透光領域係由芳；濃度為2重量百分比以下之 聚胺酯樹脂所構成，且前述透光領域之透光率在波長 5 300〜400nm之全範圍内為30%以上。 '‘ 2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中下式所代表之透 光領域在波長300〜400nm時之透光率之變化率為70%以 下， 變化率（％)={(300〜400nm時之最大透光率一 10 300~400nm時之最小透光率）/3〇〇〜4〇〇nm時之最大透光 率}χ100。 ’ 3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊’其中前述聚胺酯樹脂 係月曰肪族系及/或脂環族系異氰酸酯末端預聚合物與鏈 伸長劑之反應硬化物。

4. 如申请專利範圍第1項之研磨墊，其中前述聚胺酯樹脂 之異氰酸酯成分係選自於由1，6-六亞曱基二異氰酸酯、 4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯及二異氰酸異佛爾酮所 組成之群之至少一種。 5_ -種半導體裝置之製造方法，包含制中請專利範圍第 1、2、3或4項之研(磨墊而研磨半導體晶圓表面之步驟。 30